JP6107013B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明は、成形後の常温での反り発生を抑制させるとともに、吸水率も低減させることにより、搬送性、実装信頼性、高温高湿信頼性に優れた半導体装置、特に片面封止タイプの半導体装置を得ることのできる封止材料として用いられる半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置に関するものである。
トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ等の各種半導体素子は、従来、セラミックパッケージ等によって封止され、半導体装置化されていたが、最近では、コスト、量産性の観点から、プラスチックパッケージを用いた樹脂封止が主流になっている。この種の樹脂封止には、従来から、エポキシ樹脂組成物が使用されており、良好な成績を収めている。
しかしながら、半導体分野の技術革新によって集積度の向上とともに素子サイズの大形化，配線の微細化が進み、パッケージも小形化，薄形化する傾向にあり、これに伴って封止材料に対してこれまで以上の信頼性の向上が要求されている。近年、さらなる小形軽量化に対応すべく、パッケージの形態もＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａ１１ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）といったものから、より多ピン化に対応しやすく、かつより高密度実装が可能なＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）を含めたＢＧＡ（Ｂａ１１ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）等のエリア実装パッケージヘ移行しつつある。
ところで、近年の片面樹脂封止型パッケージでは、その形状が片面封止であるために、封止樹脂や基板等のパッケージ構成部材間の線膨張係数の差、弾性率の差等を反映して発生する熱応力のため、成形後常温にて反りが発生し、搬送性の問題、リフロー工程時の実装信頼性の低下といった問題を引き起こしている。
このような問題の発生により、封止樹脂や基板等のパッケージ構成部材間の線膨張係数の差、弾性率の差等により発生する熱応力の低減化が要望されている。特に、最近の半導体パッケージでは、封止樹脂層の厚みが薄いパッケージが増えつつあり、半導体素子の上部側に封止樹脂層が形成されているパッケージ形態において、常温にて上方に反り（以下、「ｃｒｙ反り」という）が発生するという問題が生じている。そのため、成形温度から常温までの封止樹脂の熱収縮率（線膨張係数：ＣＴＥ１）をより大きくし、常温でのｃｒｙ反りの発生を低減させることが強く要求されている。
また、従来の、半導体素子と配線回路とを結ぶための手段である金ワイヤーに代わって、最近では、銅ワイヤーを適用することが顕著になってきており、これまで以上に高温高湿信頼性が要求されている。この高温高湿信頼性は、当然ながら、封止樹脂の吸水率も関与しており、低吸水率化はあらゆる信頼性特性の向上のために従来から要求されている重要な特性の一つである。
上記の常温でのｃｒｙ反りの発生の低減化に関しては、従来から封止樹脂形成材料中の無機質充填剤の含有量を低下させることにより、封止樹脂硬化物の熱収縮率（ＣＴＥ１）をより大きくして、常温でのｃｒｙ反りの発生の低減化を図る方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、さらなる小形化、薄型化、高密度化の要求に対応する技術として、フリップチップ接続方式が知られている。この接続方式は、半導体チップの回路面に突起電極（バンプ）を形成し、フェイスダウンで基板の電極端子に直接接続する方式である。このフリップチップ接続方式によれば、半導体チップの実装エリアが小さくて済み、かつワイヤーボンディング接続のようにワイヤーまで樹脂封止する必要がないので半導体装置の厚みを薄くできる利点がある。
フリップチップ接続方式の場合、実装された半導体チップと基板との間に数１０μｍの電極の厚み分の狭ギャップが発生する。従来、このチップ下の狭ギャップは、キャピラリーを用いて液状のエポキシ樹脂組成物で充填（アンダーフィル）されていた。そして、その後、トランスファー成形によってチップ全体が非液状のエポキシ樹脂組成物で樹脂封止（オーバーモールド）されていた。しかし、狭ギャップのアンダーフィルとチップ全体のオーバーモールドとの２工程が必要なので、非液状のエポキシ樹脂組成物のみでチップ下の狭ギャップの充填とチップ全体の封止とを一括して行う技術（以下、「モールドアンダーフィル」という）の開発が進められている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、無機質充填剤の含有量を減らすことにより、封止樹脂硬化物自身の熱収縮率（ＣＴＥ１）を大きくし、常温でのｃｒｙ反りの発生を低減させることは可能となるが、封止樹脂硬化物の吸水率は上がるため、高温高湿信頼性に関しては、悪化することになるという問題が新たに発生することになる。このように、良好な常温での反りの発生の低減化と優れた高温高湿信頼性を両立させることは非常に困難であるのが実情である。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、成形後の常温での反りの発生を抑制させるとともに、吸水率を低減させることにより、搬送性、実装信頼性、高温高湿信頼性に優れた半導体装置を得ることのできる封止材となりうる半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置の提供をその目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分とともに、下記の（Ｄ）成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物を第１の要旨とする。
（Ａ）エポキシ樹脂。
（Ｂ）ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂およびフェノールノボラック樹脂。
（Ｃ）無機質充填剤。
（Ｄ）シラノール基を含有し、かつアルコキシ基を含有しないシリコーン化合物。
（Ａ）エポキシ樹脂。
（Ｂ）ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂およびフェノールノボラック樹脂。
（Ｃ）無機質充填剤。
（Ｄ）シラノール基を含有し、かつアルコキシ基を含有しないシリコーン化合物。
そして、本発明は、上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置を第２の要旨とする。
本発明者らは、エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱収縮率（ＣＴＥ１）を上げるとともに、吸水率を下げることができ、常温でのｃｒｙ反り発生の抑制と高温高湿信頼性に関して充分な効果を発揮することのできる半導体封止材料を得るために鋭意検討を重ねた。そして、従来のように無機質充填剤の配合調整に頼るのではなく別の視点からの抑制効果の検討を行なった。その結果、シリコーン化合物を用いることを想起し、中でも、シリコーン化合物のケイ素に直接結合するアルコキシ基を含有せず、シラノール基を含有するシリコーン化合物を用いると、上記熱収縮率（ＣＴＥ１）の上昇および吸水率の低減に密接に関係するという知見を得、結果、常温でのｃｒｙ反りの低減化と高温高湿信頼性の向上の双方の効果が得られることを見出し本発明に到達した。
このように、本発明は、前記シラノール基を含有し、かつアルコキシ基を含有しないシリコーン化合物〔（Ｄ）成分〕を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。このため、これを封止材料として用いて形成される封止樹脂の熱収縮率（ＣＴＥ１）が上昇しつつ、その吸水率の低減化も図られ、その結果、半導体装置の常温での搬送性、接続信頼性が向上し、優れた高温高湿信頼性を備えた半導体装置を得ることができる。
そして、上記（Ｄ）成分であるシリコーン化合物の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の０．５〜５．０重量％であると、シリコーン化合物の析出が生じ難く、常温でのｃｒｙ反り発生の抑制が一層効果的である。
また、上記（Ｃ）成分である無機質充填剤の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の７０〜９２重量％であると、例えば、片面樹脂封止型パッケージの常温でのｃｒｙ反り量をより一層低減させる効果が発揮される。
また、上記（Ｃ）成分である無機質充填剤が、平均粒径が３μｍ以上１５μｍ以下でなおかつ、粒径２μｍ以下の粒子が無機質充填剤全体の５〜４０重量％である粒度分布を有するものであると、本発明のエポキシ樹脂組成物において、優れたモールドアンダーフィルの狭ギャップ充填性が発揮される。
さらに、上記（Ｄ）成分であるシリコーン化合物の重量平均分子量が１０００〜５０００であると、このシリコーン化合物（Ｄ）の樹脂中での相分離性の観点から、常温でのｃｒｙ反り発生の抑制が一層効果的である。
つぎに、本発明を実施するための形態について説明する。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物（以下、「エポキシ樹脂組成物」と略すことがある）は、エポキシ樹脂（Ａ成分）と、フェノール樹脂（Ｂ成分）と、無機質充填剤（Ｃ成分）と、特定のシリコーン化合物（Ｄ成分）とを用いて得られるものであって、通常、粉末状もしくはこれを打錠したタブレット状になっている。
なお、本発明において、常温とは、通常、２０℃±１５℃の範囲をいう。
なお、本発明において、常温とは、通常、２０℃±１５℃の範囲をいう。
＜エポキシ樹脂（Ａ成分）＞
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）としては、各種エポキシ樹脂が用いられる。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。そして、これらエポキシ樹脂の中でも、ビフェニル型エポキシ樹脂や、低級アルキル基をフェニル環に付加したような低吸湿型のエポキシ樹脂を用いることが、信頼性・成形性の点から好ましい。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、エポキシ当量１５０〜２５０、軟化点もしくは融点が５０〜１３０℃のものが好適に用いられる。
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）としては、各種エポキシ樹脂が用いられる。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。そして、これらエポキシ樹脂の中でも、ビフェニル型エポキシ樹脂や、低級アルキル基をフェニル環に付加したような低吸湿型のエポキシ樹脂を用いることが、信頼性・成形性の点から好ましい。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、エポキシ当量１５０〜２５０、軟化点もしくは融点が５０〜１３０℃のものが好適に用いられる。
＜フェノール樹脂（Ｂ成分）＞
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とともに用いられるフェノール樹脂（Ｂ成分）は、上記エポキシ樹脂（Ａ成分）の硬化剤としての作用を有するものであり、１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般をいう。例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビフェニル型ノボラック樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂、ナフトールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。そして、これらフェノール樹脂の中でも、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂のような低吸湿性のもの、または場合によりフェノールノボラック樹脂を用いることが信頼性・成形性の点から好ましい。
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とともに用いられるフェノール樹脂（Ｂ成分）は、上記エポキシ樹脂（Ａ成分）の硬化剤としての作用を有するものであり、１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般をいう。例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビフェニル型ノボラック樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂、ナフトールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。そして、これらフェノール樹脂の中でも、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂のような低吸湿性のもの、または場合によりフェノールノボラック樹脂を用いることが信頼性・成形性の点から好ましい。
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とフェノール樹脂（Ｂ成分）との配合割合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量あたり、フェノール樹脂（Ｂ成分）中の水酸基当量が０．５〜１．５当量となるように配合することが好ましい。より好ましくは０．７〜１．１当量であり、特に好ましくは０．８〜１．０当量である。
＜無機質充填剤（Ｃ成分）＞
上記ＡおよびＢ成分とともに用いられる無機質充填剤（Ｃ成分）としては、各種充填剤が用いられ、例えば、溶融シリカ粉末や結晶性シリカ粉末等のシリカ粉末、アルミナ粉末、タルク、窒化アルミニウム粉末、窒化珪素粉末等があげられる。これら無機質充填剤は、破砕状、球状、あるいは摩砕処理したもの等いずれのものでも使用可能である。そして、これら無機質充填剤は単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、シリカ粉末を用いることが好ましく、上記シリカ粉末の中でも溶融シリカ粉末を用いることが、高充填性、高流動性という点から特に好ましい。上記溶融シリカ粉末としては、球状溶融シリカ粉末、破砕溶融シリカ粉末があげられるが、流動性という観点から、球状溶融シリカ粉末を用いることが好ましい。
上記ＡおよびＢ成分とともに用いられる無機質充填剤（Ｃ成分）としては、各種充填剤が用いられ、例えば、溶融シリカ粉末や結晶性シリカ粉末等のシリカ粉末、アルミナ粉末、タルク、窒化アルミニウム粉末、窒化珪素粉末等があげられる。これら無機質充填剤は、破砕状、球状、あるいは摩砕処理したもの等いずれのものでも使用可能である。そして、これら無機質充填剤は単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、シリカ粉末を用いることが好ましく、上記シリカ粉末の中でも溶融シリカ粉末を用いることが、高充填性、高流動性という点から特に好ましい。上記溶融シリカ粉末としては、球状溶融シリカ粉末、破砕溶融シリカ粉末があげられるが、流動性という観点から、球状溶融シリカ粉末を用いることが好ましい。
また、無機質充填剤（Ｃ成分）としては、平均粒径５〜４０μｍの範囲のものを用いることが、流動性を良好にするという点から好ましい。さらに、上記（Ｃ）成分である無機質充填剤が、平均粒径が３μｍ以上１５μｍ以下でなおかつ、粒径２μｍ以下の粒子が無機質充填剤全体の５〜４０重量％である粒度分布を有することが、優れたモールドアンダーフィルの狭ギャップ充填性が発揮される観点から、より好ましい。
本発明において、上記無機質充填剤（Ｃ成分）の平均粒径及び粒度分布は、ＪＩＳ Ｍ ８１００：１９９２（粉塊混合物−サンプリング方法通則）に準じて無機質充填剤（溶融球状シリカ等）を採取し、ＪＩＳ Ｒ １６２２：１９９５（ファインセラミックス原料粒子径分布測定のための試料調製通則）に準じて無機質充填剤を測定用試料として調製し、ＪＩＳ Ｒ １６２９：１９９７（ファインセラミックス原料のレーザー回折・散乱法による粒子径分布測定方法）に準じて島津製作所社製のレーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−７０００（レーザー波長：４０５ｎｍ）を用いて、溶媒に水を用い、無機質充填剤の屈折率が実数部１．４５、虚数部０．００の条件のもと、粒子径基準を体積基準として測定した値である。
なお、上記無機質充填剤（Ｃ成分）の平均粒径が１５μｍを越えると、充填性が低下する傾向がある。また、無機質充填剤（Ｃ成分）の平均粒径が３μｍ未満であると、溶融粘度が増大しワイヤー流れが発生する傾向がある。さらに、無機質充填剤（Ｃ成分）の粒度分布において、粒径２μｍ以下の粒子が５重量％未満であると、アンダーフィル充填性が低下し、粒径２μｍ以下の粒子が４０重量％を越えると溶融粘度が増大する傾向がある。
そして、上記無機質充填剤（Ｃ成分）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体の７０〜９２重量％の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは８０〜９２重量％である。すなわち、無機質充填剤（Ｃ成分）の含有量が少なすぎると、無機質充填剤配合による吸水率の低減効果が小さくなり、エポキシ樹脂組成物の吸水率の絶対値自体がそもそも大きくなり、その結果、高温高湿信頼性が悪化する傾向がみられる。逆に無機質充填剤（Ｃ成分）の含有量が多すぎると、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下し、ワイヤー流れや未充填が発生する傾向がみられるからである。
＜特定のシリコーン化合物（Ｄ成分）＞
上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる特定のシリコーン化合物（Ｄ成分）は、その構造的特徴として、ケイ素に直接結合する官能基にアルコキシ基を含有せず、シラノール基を含有するという特徴的構造を有するものである。このような特徴的構造を有するシリコーン化合物を単独でもしくは２種以上併せて用いられる。上記シラノール基の含有量は、シリコーン化合物全体の２〜１０重量％であることが好ましく、特に好ましくは３〜８重量％である。
上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる特定のシリコーン化合物（Ｄ成分）は、その構造的特徴として、ケイ素に直接結合する官能基にアルコキシ基を含有せず、シラノール基を含有するという特徴的構造を有するものである。このような特徴的構造を有するシリコーン化合物を単独でもしくは２種以上併せて用いられる。上記シラノール基の含有量は、シリコーン化合物全体の２〜１０重量％であることが好ましく、特に好ましくは３〜８重量％である。
本発明に用いられる特定のシリコーン化合物（Ｄ成分）としては、例えば、いくつかの市販品があげられる。もしくは、合成することによっても製造することができる。上記特定のシリコーン化合物（Ｄ）の市販品としては、例えば、東レ・ダウコーニング社製の２２０ＦＬＡＫＥ、ＳＨ６０１８ＦＬＡＫＥ、２５５ＦＬＡＫＥ、２１７ＦＬＡＫＥ等があげられる。
また、上記特定のシリコーン化合物（Ｄ成分）は、例えば、つぎのようにして製造することができる。すなわち、目的とするオルガノポリシロキサンの分子構造および分子量に従ってフェニルクロロシラン類およびフェニルアルコキシシラン類からなる群から選択される１種のフェニル基を有するオルガノシラン類および任意でそれ以外の他のオルガノクロロシラン類に適宜に水を反応させた後、必要に応じて縮合反応促進触媒を用いてさらに高分子量化し、また、添加した有機溶媒、副生する塩酸や低沸点化合物を除去することによってシラノール基（−ＳｉＯＨ）を含有したオルガノポリシロキサンを得ることができる。そして、このようにして得られる特定のシリコーン化合物（Ｄ成分）としては、下記の一般式（ａ）で表される構造単位および下記の一般式（ｂ）で表される構造単位を有するものである。
上記一般式（ａ）および（ｂ）中のＲ1としては、上述のように、少なくとも一つはフェニル基である。そして、それ以外に、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等があげられる。なかでも、全てフェニル基、またはフェニル基とともにメチル基であることが好ましい。
上記特定のシリコーン化合物（Ｄ成分）を製造する際の原料となる、フェニルクロロシラン類としては、具体的には、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、トリフェニルクロロシラン、フェニルメチルジクロロシラン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いることができる。
上記フェニルアルコキシシラン類としては、具体的には、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いることができる。
上記他のオルガノクロロシラン類としては、具体的には、テトラクロロシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン等のアルキルクロロシラン；トリフルオロプロピルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルメチルジクロロシラン等のフッ化アルキルクロロシラン；テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン等のアルキルアルコキシシラン；トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルメチルジメトキシシラン、トリフルオロプロピルメチルジエトキシシラン等のフッ化アルキルアルコキシシランがあげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いることができる。
そして、上記縮合反応促進触媒としては、公知の縮合触媒を用いることができるが、リン化合物を縮合触媒として用いることが好ましく、特にホスフィンオキシドであるリン化合物を縮合触媒として用いることが好ましい。
上記特定のシリコーン化合物（Ｄ成分）の重量平均分子量は、１０００〜５０００の範囲であることが好ましく、特に好ましくは、エポキシ樹脂組成物の溶融粘度と、常温でのｃｒｙ反り発生の抑制効果のバランスという観点から、重量平均分子量は１２００〜３５００である。すなわち、シリコーン化合物（Ｄ成分）の重量平均分子量が小さすぎると、相分離性の観点から適切なシリコーンのドメインが形成されず、顕著な常温でのｃｒｙ反り発生の抑制効果が得られ難くなるという傾向がみられ、逆にシリコーン化合物（Ｄ成分）の重量平均分子量が大きすぎると、エポキシ樹脂組成物の溶融粘度が大幅に悪化し、ワイヤー流れが発生する傾向がみられるからである。
上記特定のシリコーン化合物（Ｄ成分）の重量平均分子量は、つぎのようにして測定，算出される。すなわち、上記特定のシリコーン化合物を用いて、トルエン溶液に調製し、２５℃で１日放置する。その後、０．４５μｍメンブランフィルターにて濾過し、得られた濾液について分子量測定を行なう。この分子量測定には、例えば、ＧＰＣ（東ソー社製、ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ、カラム：東ソー社製ＧＭＨXL、ＧＭＨXL、Ｇ３０００ＨXL）が用いられる。また、この場合の測定条件は、カラム温度４０℃、溶離液テトラヒドロフラン、流速０．８ｍＬ／分、注入量１００μＬである。そして、検出器は、示差屈折計を用い、ポリスチレン換算により数平均分子量（Ｍｎ）とともに重量平均分子量（Ｍｗ）を算出する。
上記特定のシリコーン化合物（Ｄ成分）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体の０．５〜５．０重量％の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは１．０〜４．７重量％である。すなわち、特定のシリコーン化合物（Ｄ成分）が少なすぎると、大幅な常温でのｃｒｙ反り発生の抑制効果および高温高湿信頼性の向上効果が得られ難くなる傾向がみられ、逆に特定のシリコーン化合物（Ｄ成分）の含有量が多すぎると、エポキシ樹脂組成物の硬化物の強度を大幅に低下させる傾向がみられるからである。
＜各種添加剤＞
なお、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、上記Ａ〜Ｄ成分に加えて、硬化促進剤が適宜用いられる。さらに、シランカップリング剤、難燃剤、難燃助剤、離型剤、イオントラップ剤、カーボンブラック等の顔料や着色料、低応力化剤、粘着付与剤等の他の添加剤を必要に応じて適宜配合することができる。
なお、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、上記Ａ〜Ｄ成分に加えて、硬化促進剤が適宜用いられる。さらに、シランカップリング剤、難燃剤、難燃助剤、離型剤、イオントラップ剤、カーボンブラック等の顔料や着色料、低応力化剤、粘着付与剤等の他の添加剤を必要に応じて適宜配合することができる。
上記硬化促進剤としては、リン系化合物、従来公知の三級アミン、四級アンモニウム塩、イミダソール類、ホウ素化合物等があげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、下記の一般式（１）で表されるようなイミダゾール化合物を用いることが、成形性・硬化性の点から好ましい。このようなイミダゾール化合物としては、具体的には、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール等があげられる。
上記硬化促進剤の含有量は、上記フェノール樹脂（Ｂ成分）に対して１．０〜１２．０重量％に設定することが好ましく、より好ましくは３．０〜１０．０重量％である。
上記シランカップリング剤としては、２個以上のアルコキシ基を有するものが好適に用いられる。具体的には、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
上記難燃剤としては、ノボラック型ブロム化エポキシ樹脂や金属水酸化物等があげられる。さらに、上記難燃助剤としては、三酸化二アンチモンや五酸化二アンチモン等が用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
上記離型剤としては、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸カルシウム等の化合物があげられ、例えば、カルナバワックスやポリエチレン系ワックス等が用いられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
上記イオントラップ剤としては、イオントラップ能力を有する公知の化合物全てが使用でき、例えば、ハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス、イットリウム酸化物等が用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
また、上記低応力化剤としては、例えば、アクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等のブタジエン系ゴムやシリコーン化合物等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、例えば、つぎのようにして製造することができる。すなわち、上記Ａ〜Ｄ成分、さらに必要に応じて他の添加剤を配合し混合した後、ミキシングロール機等の混練機にかけ加熱状態で溶融混練する。ついで、これを室温に冷却固化させた後、公知の手段によって粉砕し、必要に応じて打錠するという一連の工程により目的とするエポキシ樹脂組成物を製造することができる。
＜半導体装置＞
このようにして得られるエポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の封止方法は、特に制限するものではなく、通常のトランスファー成形等の公知のモールド方法により行うことができ、半導体装置化することができる。このようにして得られる半導体装置としては、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置等があげられる。
このようにして得られるエポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の封止方法は、特に制限するものではなく、通常のトランスファー成形等の公知のモールド方法により行うことができ、半導体装置化することができる。このようにして得られる半導体装置としては、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置等があげられる。
このようにして得られる本発明の半導体装置として、例えば、図１に示すような片面樹脂封止型パッケージがあげられる。上記片面樹脂封止型パッケージは、ビスマレイミド−トリアジン（ＢＴ）レジン等の半導体素子搭載基板１上に、半導体素子（Ｓｉチップ）２が搭載され、この搭載面側のみを封止樹脂３にて樹脂封止された形態である。図１において、４は半導体素子２と半導体素子搭載基板１上の回路部分（図示せず）とを接続するボンディングワイヤーであり、５は半導体素子搭載基板１の他面に形成された接続用の半田端子である。
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。なお、例中、「ｗｔ％」とあるのは、重量％を意味する。
まず、下記に示す各成分を準備した。なお、下記のシリコーン化合物ｄ１〜ｄ１１は、前述の一般式（ａ）および（ｂ）で表される構造単位を有するものであり、備える有機置換基（Ｒ1）を各々の化合物にて示す。なお、比較例品に使用されるシリコーン化合物に関しては、式（ａ）および（ｂ）で表される構造単位において有機置換基（Ｒ1）はフェニル基を必須とはしない。また、各シリコーン化合物は、前述の合成方法に準じて合成して作製，もしくは市販品にて調達し、所望の構造・重量平均分子量・比重のものを準備した。
〔エポキシ樹脂Ａ〕
ビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９２、融点１０５℃）
ビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９２、融点１０５℃）
〔フェノール樹脂ｂ１〕
ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂（水酸基当量２０３、軟化点６５℃）
〔フェノール樹脂ｂ２〕
フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０４、軟化点６０℃）
〔フェノール樹脂ｂ３〕
フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０４、軟化点８３℃）
ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂（水酸基当量２０３、軟化点６５℃）
〔フェノール樹脂ｂ２〕
フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０４、軟化点６０℃）
〔フェノール樹脂ｂ３〕
フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０４、軟化点８３℃）
〔硬化促進剤〕
２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール
２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール
〔シリコーン化合物ｄ１〕(実施例)
シラノール基含有量６重量％、アルコキシ基含有量０重量％、比重１．２５、重量平均分子量２０００、有機置換基：フェニル基（東レ・ダウコーニング社製、２１７ＦＬＡＫＥ）
〔シリコーン化合物ｄ２〕(実施例)
シラノール基含有量６重量％、アルコキシ基含有量０重量％、比重１．２５、重量平均分子量２０００、有機置換基：フェニル基／プロピル基（東レ・ダウコーニング社製、ＳＨ６０１８ＦＬＡＫＥ）
〔シリコーン化合物ｄ３〕(実施例)
シラノール基含有量６重量％、アルコキシ基含有量０重量％、比重１．３３、重量平均分子量３０００、有機置換基：フェニル基／メチル基（東レ・ダウコーニング社製、２２０ＦＬＡＫＥ）
〔シリコーン化合物ｄ４〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量１７重量％、比重１．１５、重量平均分子量１４００、有機置換基：フェニル基／メチル基（東レ・ダウコーニング社製、３０７４ＩＮＴＥＲＭＥＤＩＡＴＥ）
〔シリコーン化合物ｄ５〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量３１重量％、比重１．１５、重量平均分子量１５００、有機置換基：メチル基（東レ・ダウコーニング社製、ＳＲ２４０２）
〔シリコーン化合物ｄ６〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量２５重量％、比重１．０７、重量平均分子量４５００、有機置換基：メチル基（東レ・ダウコーニング社製、ＡＹ４２−１６３）
〔シリコーン化合物ｄ７〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量１８重量％、比重１．０７、重量平均分子量１０００、有機置換基：フェニル基／メチル基（東レ・ダウコーニング社製、３０３７ＩＮＴＥＲＭＥＤＩＡＴＥ）
〔シリコーン化合物ｄ８〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量１５重量％、比重１．１３、有機置換基：フェニル基／メチル基（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、ＴＳＲ１６５）
〔シリコーン化合物ｄ９〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量１４重量％、比重１．１３、有機置換基：メチル基（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、ＸＲ３１−Ｂ２７３３）
〔シリコーン化合物ｄ１０〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量３０重量％、比重１．１５、有機置換基：メチル基（信越化学工業社製、ＫＲ−５００）
〔シリコーン化合物ｄ１１〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量１５重量％、比重１．１１、有機置換基：フェニル基／メチル基（信越化学工業社製、ＫＲ−９２１８）
シラノール基含有量６重量％、アルコキシ基含有量０重量％、比重１．２５、重量平均分子量２０００、有機置換基：フェニル基（東レ・ダウコーニング社製、２１７ＦＬＡＫＥ）
〔シリコーン化合物ｄ２〕(実施例)
シラノール基含有量６重量％、アルコキシ基含有量０重量％、比重１．２５、重量平均分子量２０００、有機置換基：フェニル基／プロピル基（東レ・ダウコーニング社製、ＳＨ６０１８ＦＬＡＫＥ）
〔シリコーン化合物ｄ３〕(実施例)
シラノール基含有量６重量％、アルコキシ基含有量０重量％、比重１．３３、重量平均分子量３０００、有機置換基：フェニル基／メチル基（東レ・ダウコーニング社製、２２０ＦＬＡＫＥ）
〔シリコーン化合物ｄ４〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量１７重量％、比重１．１５、重量平均分子量１４００、有機置換基：フェニル基／メチル基（東レ・ダウコーニング社製、３０７４ＩＮＴＥＲＭＥＤＩＡＴＥ）
〔シリコーン化合物ｄ５〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量３１重量％、比重１．１５、重量平均分子量１５００、有機置換基：メチル基（東レ・ダウコーニング社製、ＳＲ２４０２）
〔シリコーン化合物ｄ６〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量２５重量％、比重１．０７、重量平均分子量４５００、有機置換基：メチル基（東レ・ダウコーニング社製、ＡＹ４２−１６３）
〔シリコーン化合物ｄ７〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量１８重量％、比重１．０７、重量平均分子量１０００、有機置換基：フェニル基／メチル基（東レ・ダウコーニング社製、３０３７ＩＮＴＥＲＭＥＤＩＡＴＥ）
〔シリコーン化合物ｄ８〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量１５重量％、比重１．１３、有機置換基：フェニル基／メチル基（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、ＴＳＲ１６５）
〔シリコーン化合物ｄ９〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量１４重量％、比重１．１３、有機置換基：メチル基（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、ＸＲ３１−Ｂ２７３３）
〔シリコーン化合物ｄ１０〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量３０重量％、比重１．１５、有機置換基：メチル基（信越化学工業社製、ＫＲ−５００）
〔シリコーン化合物ｄ１１〕(比較例)
シラノール基含有量０重量％、アルコキシ基（メトキシ基）含有量１５重量％、比重１．１１、有機置換基：フェニル基／メチル基（信越化学工業社製、ＫＲ−９２１８）
〔無機質充填剤ｃ１〜ｃ１７〕
下記の無機質充填剤Ａ群（Ａ１〜Ａ６）から任意に選んだ１種と無機質充填剤Ｂとを混合することによって、下記の無機質充填剤ｃ１〜ｃ１７を調製した。なお、その混合比（重量比）は、無機質充填剤ｃ１〜ｃ１７の平均粒径（μｍ），粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合（重量％）とともに、下記の無機質充填剤ｃ１〜ｃ１７の欄に示す。また、下記の平均粒径（μｍ），粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合（重量％）は、島津製作所社製のレーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−７０００によって前記基準に従い測定したものである。
無機質充填剤Ａ１：平均粒径１０μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が１重量％である球状溶融シリカ粉末
無機質充填剤Ａ２：平均粒径１４μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が１重量％である球状溶融シリカ粉末
無機質充填剤Ａ３：平均粒径２０μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が１重量％である球状溶融シリカ粉末
無機質充填剤Ａ４：平均粒径２５μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が１重量％である球状溶融シリカ粉末
無機質充填剤Ａ５：平均粒径２９μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が１重量％である球状溶融シリカ粉末
無機質充填剤Ａ６：平均粒径３５μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が１重量％である球状溶融シリカ粉末
無機質充填剤Ｂ：平均粒径２μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が８０重量％である球状溶融シリカ粉末
下記の無機質充填剤Ａ群（Ａ１〜Ａ６）から任意に選んだ１種と無機質充填剤Ｂとを混合することによって、下記の無機質充填剤ｃ１〜ｃ１７を調製した。なお、その混合比（重量比）は、無機質充填剤ｃ１〜ｃ１７の平均粒径（μｍ），粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合（重量％）とともに、下記の無機質充填剤ｃ１〜ｃ１７の欄に示す。また、下記の平均粒径（μｍ），粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合（重量％）は、島津製作所社製のレーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−７０００によって前記基準に従い測定したものである。
無機質充填剤Ａ１：平均粒径１０μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が１重量％である球状溶融シリカ粉末
無機質充填剤Ａ２：平均粒径１４μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が１重量％である球状溶融シリカ粉末
無機質充填剤Ａ３：平均粒径２０μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が１重量％である球状溶融シリカ粉末
無機質充填剤Ａ４：平均粒径２５μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が１重量％である球状溶融シリカ粉末
無機質充填剤Ａ５：平均粒径２９μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が１重量％である球状溶融シリカ粉末
無機質充填剤Ａ６：平均粒径３５μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が１重量％である球状溶融シリカ粉末
無機質充填剤Ｂ：平均粒径２μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が８０重量％である球状溶融シリカ粉末
〔無機質充填剤ｃ１〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１３μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が４重量％、無機質充填剤Ａ２と無機質充填剤Ｂとの混合比が９６：４（重量比））
〔無機質充填剤ｃ２〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径９μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が２５重量％、無機質充填剤Ａ３と無機質充填剤Ｂとの混合比が７０：３０（重量比））〔無機質充填剤ｃ３〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径４μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が２７重量％、無機質充填剤Ａ２と無機質充填剤Ｂとの混合比が６８：３２（重量比））〔無機質充填剤ｃ４〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１３μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が２３重量％、無機質充填剤Ａ４と無機質充填剤Ｂとの混合比が７３：２７（重量比））
〔無機質充填剤ｃ５〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径９μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が８重量％、無機質充填剤Ａ２と無機質充填剤Ｂとの混合比が９１：９（重量比））
〔無機質充填剤ｃ６〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径９μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が３８重量％、無機質充填剤Ａ４と無機質充填剤Ｂとの混合比が５４：４６（重量比））〔無機質充填剤ｃ７〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径２μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が４４重量％、無機質充填剤Ａ３と無機質充填剤Ｂとの混合比が４６：５４（重量比））〔無機質充填剤ｃ８〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径２μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合２９重量％、無機質充填剤Ａ１と無機質充填剤Ｂとの混合比が４９：５１（重量比））
〔無機質充填剤ｃ９〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径９μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が４３重量％、無機質充填剤Ａ５と無機質充填剤Ｂとの混合比が４７：５３（重量比））〔無機質充填剤ｃ１０〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径９μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が３重量％、無機質充填剤Ａ１と無機質充填剤Ｂとの混合比が９８：２（重量比））
〔無機質充填剤ｃ１１〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１８μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が４３重量％、無機質充填剤Ａ６と無機質充填剤Ｂとの混合比が４７：５３（重量比））
〔無機質充填剤ｃ１２〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１８μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が２３重量％、無機質充填剤Ａ５と無機質充填剤Ｂとの混合比が７３：２７（重量比））
〔無機質充填剤ｃ１３〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１８μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が４重量％、無機質充填剤Ａ３と無機質充填剤Ｂとの混合比が９６：４（重量比））
〔無機質充填剤ｃ１４〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径４μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が３８重量％、無機質充填剤Ａ３と無機質充填剤Ｂとの混合比が５４：４６（重量比））〔無機質充填剤ｃ１５〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１３μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が３９重量％、無機質充填剤Ａ５と無機質充填剤Ｂとの混合比が５３：４７（重量比））
〔無機質充填剤ｃ１６〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径４μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が７重量％、無機質充填剤Ａ１と無機質充填剤Ｂとの混合比が９６：４（重量比））
〔無機質充填剤ｃ１７〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１３μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が７重量％、無機質充填剤Ａ３と無機質充填剤Ｂとの混合比が９２：８（重量比））
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１３μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が４重量％、無機質充填剤Ａ２と無機質充填剤Ｂとの混合比が９６：４（重量比））
〔無機質充填剤ｃ２〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径９μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が２５重量％、無機質充填剤Ａ３と無機質充填剤Ｂとの混合比が７０：３０（重量比））〔無機質充填剤ｃ３〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径４μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が２７重量％、無機質充填剤Ａ２と無機質充填剤Ｂとの混合比が６８：３２（重量比））〔無機質充填剤ｃ４〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１３μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が２３重量％、無機質充填剤Ａ４と無機質充填剤Ｂとの混合比が７３：２７（重量比））
〔無機質充填剤ｃ５〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径９μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が８重量％、無機質充填剤Ａ２と無機質充填剤Ｂとの混合比が９１：９（重量比））
〔無機質充填剤ｃ６〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径９μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が３８重量％、無機質充填剤Ａ４と無機質充填剤Ｂとの混合比が５４：４６（重量比））〔無機質充填剤ｃ７〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径２μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が４４重量％、無機質充填剤Ａ３と無機質充填剤Ｂとの混合比が４６：５４（重量比））〔無機質充填剤ｃ８〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径２μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合２９重量％、無機質充填剤Ａ１と無機質充填剤Ｂとの混合比が４９：５１（重量比））
〔無機質充填剤ｃ９〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径９μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が４３重量％、無機質充填剤Ａ５と無機質充填剤Ｂとの混合比が４７：５３（重量比））〔無機質充填剤ｃ１０〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径９μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が３重量％、無機質充填剤Ａ１と無機質充填剤Ｂとの混合比が９８：２（重量比））
〔無機質充填剤ｃ１１〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１８μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が４３重量％、無機質充填剤Ａ６と無機質充填剤Ｂとの混合比が４７：５３（重量比））
〔無機質充填剤ｃ１２〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１８μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が２３重量％、無機質充填剤Ａ５と無機質充填剤Ｂとの混合比が７３：２７（重量比））
〔無機質充填剤ｃ１３〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１８μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が４重量％、無機質充填剤Ａ３と無機質充填剤Ｂとの混合比が９６：４（重量比））
〔無機質充填剤ｃ１４〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径４μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が３８重量％、無機質充填剤Ａ３と無機質充填剤Ｂとの混合比が５４：４６（重量比））〔無機質充填剤ｃ１５〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１３μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が３９重量％、無機質充填剤Ａ５と無機質充填剤Ｂとの混合比が５３：４７（重量比））
〔無機質充填剤ｃ１６〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径４μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が７重量％、無機質充填剤Ａ１と無機質充填剤Ｂとの混合比が９６：４（重量比））
〔無機質充填剤ｃ１７〕
球状溶融シリカ粉末（平均粒径１３μｍ、粒度分布における粒径２μｍ以下の粒子の割合が７重量％、無機質充填剤Ａ３と無機質充填剤Ｂとの混合比が９２：８（重量比））
〔顔料〕
カーボンブラック
カーボンブラック
〔難燃剤〕
水酸化マグネシウム
水酸化マグネシウム
〔シランカップリング剤〕
３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
〔離型剤〕
酸化ポリエチレンワックス
酸化ポリエチレンワックス
〔実施例１〜９、参考例１〜１８、比較例１〜１４〕
後記の表１〜表７に示す各成分を同表に示す割合で配合し、ミキサーにて充分混合した後、２軸混練機を用い１００℃にて２分間溶融混練した。つぎに、この溶融物を冷却した後、固体状になったものを粉末状に粉砕することにより目的とする粉末状エポキシ樹脂組成物を作製した。
後記の表１〜表７に示す各成分を同表に示す割合で配合し、ミキサーにて充分混合した後、２軸混練機を用い１００℃にて２分間溶融混練した。つぎに、この溶融物を冷却した後、固体状になったものを粉末状に粉砕することにより目的とする粉末状エポキシ樹脂組成物を作製した。
このようにして得られた実施例、参考例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、下記に示す方法に従って、測定，評価した。なお、エポキシ樹脂組成物の成形は、トランスファー成形機により、成形温度１７５℃，成形時間９０秒間の条件にて行なった。また、後硬化は、１７５℃で３時間の条件にて行なった。これらの結果を後記の表１〜表７に併せて示す。
（１）ＴＭＡ測定による線膨張係数（ＣＴＥ１）増加率の算出・線膨張係数（ＣＴＥ１）増加効果の指標(ＣＴＥ１増大効果)
実施例、参考例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を、上記成形条件にて、大きさ：３ｍｍ（Ｗ）×３ｍｍ（Ｄ）×２０ｍｍ（Ｈ）の試験片に成形し、その後上記条件で後硬化させることによりＴＭＡ測定用試験片を作製した。上記試験片の高さ方向の寸法を、ティーエーインツルメント社製の熱機械分析装置（Ｑ４００）により、圧縮法（荷重０．０５Ｎ）で２５〜１７５℃の温度範囲を昇温速度５℃／分にて昇温測定を行い、５０〜６０℃の温度範囲での線膨張係数（ＣＴＥ１）を算出した。
実施例、参考例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を、上記成形条件にて、大きさ：３ｍｍ（Ｗ）×３ｍｍ（Ｄ）×２０ｍｍ（Ｈ）の試験片に成形し、その後上記条件で後硬化させることによりＴＭＡ測定用試験片を作製した。上記試験片の高さ方向の寸法を、ティーエーインツルメント社製の熱機械分析装置（Ｑ４００）により、圧縮法（荷重０．０５Ｎ）で２５〜１７５℃の温度範囲を昇温速度５℃／分にて昇温測定を行い、５０〜６０℃の温度範囲での線膨張係数（ＣＴＥ１）を算出した。
なお、同一エポキシ樹脂−フェノール樹脂系の材料において、各種シリコーン化合物を所定量含有する各試験片のＣＴＥ１値から、標準となる樹脂系からなるサンプル(シリコーン化合物を添加していない樹脂系１，２，３，４)のＣＴＥ１値を減じ（引き算）、シリコーン化合物添加量で除した（割り算）値を「ＣＴＥ１増加率」と定義した。
すなわち、測定された各サンプル（各実施例，参考例，各比較例）の線膨張係数を使用し、線膨張係数増加率（ＣＴＥ１増加率：ｐｐｍ／ｗｔ％）を、下記の（１）〜（４）によりそれぞれ算出した。
（１）実施例１〜６および比較例１〜８の場合（樹脂系１）
シリコーン化合物配合量当たりの線膨張係数増加率（ＣＴＥ１増加率：ｐｐｍ／ｗｔ％）＝〔（各サンプルのＣＴＥ１−樹脂系１のＣＴＥ１）／シリコーン化合物配合量〕×１００
（２）実施例７〜９および比較例９〜１２の場合（樹脂系２）
シリコーン化合物配合量当たりの線膨張係数増加率（ＣＴＥ１増加率：ｐｐｍ／ｗｔ％）＝〔（各サンプルのＣＴＥ１−樹脂系２のＣＴＥ１）／シリコーン化合物配合量〕×１００
（３）参考例１，３〜１８、および比較例１３の場合（樹脂系３）
シリコーン化合物配合量当たりの線膨張係数増加率（ＣＴＥ１増加率：ｐｐｍ／ｗｔ％）＝〔（各サンプルのＣＴＥ１−樹脂系３のＣＴＥ１）／シリコーン化合物配合量〕×１００
（４）参考例２および比較例１４の場合（樹脂系４）
シリコーン化合物配合量当たりの線膨張係数増加率（ＣＴＥ１増加率：ｐｐｍ／ｗｔ％）＝〔（各サンプルのＣＴＥ１−樹脂系４のＣＴＥ１）／シリコーン化合物配合量〕×１００
（１）実施例１〜６および比較例１〜８の場合（樹脂系１）
シリコーン化合物配合量当たりの線膨張係数増加率（ＣＴＥ１増加率：ｐｐｍ／ｗｔ％）＝〔（各サンプルのＣＴＥ１−樹脂系１のＣＴＥ１）／シリコーン化合物配合量〕×１００
（２）実施例７〜９および比較例９〜１２の場合（樹脂系２）
シリコーン化合物配合量当たりの線膨張係数増加率（ＣＴＥ１増加率：ｐｐｍ／ｗｔ％）＝〔（各サンプルのＣＴＥ１−樹脂系２のＣＴＥ１）／シリコーン化合物配合量〕×１００
（３）参考例１，３〜１８、および比較例１３の場合（樹脂系３）
シリコーン化合物配合量当たりの線膨張係数増加率（ＣＴＥ１増加率：ｐｐｍ／ｗｔ％）＝〔（各サンプルのＣＴＥ１−樹脂系３のＣＴＥ１）／シリコーン化合物配合量〕×１００
（４）参考例２および比較例１４の場合（樹脂系４）
シリコーン化合物配合量当たりの線膨張係数増加率（ＣＴＥ１増加率：ｐｐｍ／ｗｔ％）＝〔（各サンプルのＣＴＥ１−樹脂系４のＣＴＥ１）／シリコーン化合物配合量〕×１００
そして、その各値（増加率）が＋０．２以上であるものを○（ＣＴＥ１の増大効果有り）とし、＋０．２未満のものを×（ＣＴＥ１の増大効果無し）と評価し、これらの結果に基づきＣＴＥ１の増加効果を判断した。
（２）常温でのｃｒｙ反り発生低減効果の指標
得られた実施例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子を上記条件でトランスファー成形により樹脂封止することにより片面樹脂封止型パッケージを得た。そして、得られた片面樹脂封止型パッケージを、常温（２５℃）での反り評価に用いた。すなわち、上記のようにして得られた各エポキシ樹脂組成物を用い、図１に示すように、半導体素子搭載基板であるＢＴレジン（ＪＣＩ社製）（大きさ：４９ｍｍ×４９ｍｍ×厚み０．２１ｍｍ）１上に、半導体素子であるＳｉチップ（大きさ：３０ｍｍ×３０ｍｍ×厚み０．２ｍｍ）２を搭載して固定し、この搭載面側のみを樹脂封止（封止樹脂３サイズ：４９ｍｍ×４９ｍｍ×厚み０．４５ｍｍ）することにより片面封止タイプの半導体装置を作製した。図１において、４はＳｉチップ２とＢＴレジン１上の回路部分（図示せず）とを接続するボンディングワイヤー、５はＢＴレジン１の他面に形成された半田端子である。
得られた実施例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子を上記条件でトランスファー成形により樹脂封止することにより片面樹脂封止型パッケージを得た。そして、得られた片面樹脂封止型パッケージを、常温（２５℃）での反り評価に用いた。すなわち、上記のようにして得られた各エポキシ樹脂組成物を用い、図１に示すように、半導体素子搭載基板であるＢＴレジン（ＪＣＩ社製）（大きさ：４９ｍｍ×４９ｍｍ×厚み０．２１ｍｍ）１上に、半導体素子であるＳｉチップ（大きさ：３０ｍｍ×３０ｍｍ×厚み０．２ｍｍ）２を搭載して固定し、この搭載面側のみを樹脂封止（封止樹脂３サイズ：４９ｍｍ×４９ｍｍ×厚み０．４５ｍｍ）することにより片面封止タイプの半導体装置を作製した。図１において、４はＳｉチップ２とＢＴレジン１上の回路部分（図示せず）とを接続するボンディングワイヤー、５はＢＴレジン１の他面に形成された半田端子である。
上記のようにして得られた各半導体装置について、後硬化後のパッケージを長辺方向に、温度可変３次元形状測定機（コアーズ社製の加熱装置リフロースコープワイドビューcore9055aと、フォトロン社製のカメラFAST CAM MH4-10Kと、Correlated Solutions,inc.社製の反り解析ソフトVic-3Dの３つから構成されている）を用いて高さ方向の変移を測定し、その最大値と最小値の差を成形後の常温でのｃｒｙ反り量と定義した。
つぎに、各種シリコーン化合物を所定量含有した片面樹脂封止型パッケージの成形後の常温でのｃｒｙ反り量の絶対値が、標準となる樹脂系（シリコーン化合物を含んでいない樹脂系１，２，３，４）の片面樹脂封止型パッケージの成形後の常温でのｃｒｙ反り量の絶対値に比べて小さい場合を○（常温でのｃｒｙ反り発生低減効果有り）、小さくない場合を×（常温でのｃｒｙ反り発生低減効果無し）と評価し、これらの結果に基づき常温でのｃｒｙ反り発生低減効果を判断した。
（３）吸水率低減効果の指標
得られた実施例、参考例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、上記成形条件にて、大きさ：直径５０ｍｍ×厚み３ｍｍの円盤状の試験片に成形し、その後上記条件で後硬化させることにより吸水率測定用試験片を作製した。上記試験片の絶対乾燥条件での試験片重量を予め測定しておき、その後、高温高湿信頼性試験と同一環境下（温度１３０℃、湿度８５％ＲＨ）にて飽和吸水量となるまで（約８０時間）吸湿させた。上記高温高湿環境下での飽和吸水量となるまで処理した試験片の重量から、絶対乾燥条件で測定した試験片重量を除して（引き算）、得られる吸水量が試験片重量においてどの程度の割合（重量％）になるかを算出し、その値を試験片の吸水率とした。そして、同一エポキシ樹脂−フェノール樹脂系の材料において、各種シリコーン化合物を所定量含有する各試験片の吸水率が、標準となる樹脂系からなるサンプル(シリコーン化合物を添加していない樹脂系１，２，３，４)の吸水率よりも低かったものを○、標準となる樹脂系からなるサンプルの吸水率よりも低くなかったものを×として評価した。
得られた実施例、参考例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、上記成形条件にて、大きさ：直径５０ｍｍ×厚み３ｍｍの円盤状の試験片に成形し、その後上記条件で後硬化させることにより吸水率測定用試験片を作製した。上記試験片の絶対乾燥条件での試験片重量を予め測定しておき、その後、高温高湿信頼性試験と同一環境下（温度１３０℃、湿度８５％ＲＨ）にて飽和吸水量となるまで（約８０時間）吸湿させた。上記高温高湿環境下での飽和吸水量となるまで処理した試験片の重量から、絶対乾燥条件で測定した試験片重量を除して（引き算）、得られる吸水量が試験片重量においてどの程度の割合（重量％）になるかを算出し、その値を試験片の吸水率とした。そして、同一エポキシ樹脂−フェノール樹脂系の材料において、各種シリコーン化合物を所定量含有する各試験片の吸水率が、標準となる樹脂系からなるサンプル(シリコーン化合物を添加していない樹脂系１，２，３，４)の吸水率よりも低かったものを○、標準となる樹脂系からなるサンプルの吸水率よりも低くなかったものを×として評価した。
（４）高温高湿信頼性改善効果の指標
得られた実施例、参考例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子を上記条件でトランスファー成形することにより片面樹脂封止型パッケージを作製した。そして、得られた片面樹脂封止型パッケージを用い、高温高湿環境下（１３０℃×８５％ＲＨ）での信頼性試験（バイアス無し）を行なった。その後、高温高湿処理後の片面樹脂封止型パッケージの抵抗値測定を行ない、抵抗値の上昇率が１０％以上となった場合を断線不良と判断して、この断線不良が発生する高温高湿処理時間を高温高湿信頼性の不良発生時間（ＮＧ時間）として定義し、評価した。そして、同一エポキシ樹脂−フェノール樹脂系の材料において、各種シリコーン化合物を所定量含有する各エポキシ樹脂組成物を用いて得られた片面樹脂封止型パッケージが、標準となる樹脂系を用いて得られた片面樹脂封止型パッケージ(シリコーン化合物を添加していない樹脂系１，２，３，４)のＮＧ時間よりも長かったものを○、標準となる樹脂系を用いて得られた片面樹脂封止型パッケージのＮＧ時間と同等あるいはそれよりも短くなったものを×として評価した。
得られた実施例、参考例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子を上記条件でトランスファー成形することにより片面樹脂封止型パッケージを作製した。そして、得られた片面樹脂封止型パッケージを用い、高温高湿環境下（１３０℃×８５％ＲＨ）での信頼性試験（バイアス無し）を行なった。その後、高温高湿処理後の片面樹脂封止型パッケージの抵抗値測定を行ない、抵抗値の上昇率が１０％以上となった場合を断線不良と判断して、この断線不良が発生する高温高湿処理時間を高温高湿信頼性の不良発生時間（ＮＧ時間）として定義し、評価した。そして、同一エポキシ樹脂−フェノール樹脂系の材料において、各種シリコーン化合物を所定量含有する各エポキシ樹脂組成物を用いて得られた片面樹脂封止型パッケージが、標準となる樹脂系を用いて得られた片面樹脂封止型パッケージ(シリコーン化合物を添加していない樹脂系１，２，３，４)のＮＧ時間よりも長かったものを○、標準となる樹脂系を用いて得られた片面樹脂封止型パッケージのＮＧ時間と同等あるいはそれよりも短くなったものを×として評価した。
（５）狭ギャップ充填性の評価方法
得られた実施例、参考例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、大きさ７ｍｍ×７ｍｍで深さ５０μｍ，直径１２０μｍ，ピッチ２００μｍのバンプを有する銅製チップを実装した銅製ダミー基板を、プレス機（ＴＯＷＡ社製）にて封止した。なお、チップとダミー基板の接着には液状接着剤を用いて、チップの四隅を接着した。また、充填条件は、１７５℃、トランスファー圧５ｋＮ、トランスファースピードを１．３ｍｍ／ｓ、真空度を１０ｔｏｒｒとした。そして、封止後成形樹脂をチップごと基板から剥離し、光学顕微鏡を用いてチップ下のバンプ部分を観察し、その画像から未充填部分の面積を見積もり、チップ全体の面積に対する比率から狭ギャップの未充填率を算出した。このようにして、モールドアンダーフィルの狭ギャップへの充填性の評価において、上記未充填率が０．１％以下のものを○、未充填率が０．１％を超えるものを×と評価した。
得られた実施例、参考例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、大きさ７ｍｍ×７ｍｍで深さ５０μｍ，直径１２０μｍ，ピッチ２００μｍのバンプを有する銅製チップを実装した銅製ダミー基板を、プレス機（ＴＯＷＡ社製）にて封止した。なお、チップとダミー基板の接着には液状接着剤を用いて、チップの四隅を接着した。また、充填条件は、１７５℃、トランスファー圧５ｋＮ、トランスファースピードを１．３ｍｍ／ｓ、真空度を１０ｔｏｒｒとした。そして、封止後成形樹脂をチップごと基板から剥離し、光学顕微鏡を用いてチップ下のバンプ部分を観察し、その画像から未充填部分の面積を見積もり、チップ全体の面積に対する比率から狭ギャップの未充填率を算出した。このようにして、モールドアンダーフィルの狭ギャップへの充填性の評価において、上記未充填率が０．１％以下のものを○、未充填率が０．１％を超えるものを×と評価した。
《樹脂系１（標準）における実施例》
《樹脂系１（標準）における比較例》
上記表１〜表２の結果から、基準となる樹脂系１に対して、シラノール基を含有し、かつアルコキシ基を含有しないシリコーン化合物を含有するエポキシ樹脂組成物（実施例１〜６品）の線膨張係数（ＣＴＥ１）増大効果はいずれも大きく、常温でのｃｒｙ反り発生の低減効果に関しても優れた結果が得られた。また、上記効果とともに吸水率低減効果および高温高湿信頼性の改善効果に関しても良好な結果が得られた。
これに対して、基準となる樹脂系１に対して、シラノール基を含有せず、アルコキシ基を含有してなるシリコーン化合物を含有するエポキシ樹脂組成物（比較例１〜８品）の線膨張係数（ＣＴＥ１）増大効果はいずれも確認されず、常温でのｃｒｙ反り発生の低減効果に関しても確認することができなかった。このように、比較例品は吸水率低減効果および高温高湿信頼性の改善効果に関しては良好な結果が得られたが、ＣＴＥ１増大効果および常温でのｃｒｙ反り発生の低減効果を確認することができず、これら全ての効果の向上改善がなされていないことがわかる。
《樹脂系２（標準）における実施例・比較例》
《樹脂系３（標準）における参考例・比較例》
《樹脂系４（標準）における参考例・比較例》
《樹脂系３（標準）における無機質充填剤の変更に関する参考例》
《樹脂系３（標準）における無機質充填剤の変更に関する参考例》
上記表３〜表５の結果からも、前述の樹脂系１の場合と同様に、本発明に相当するシリコーン化合物を含有するエポキシ樹脂組成物（実施例７〜９品）の線膨張係数（ＣＴＥ１）増大効果はいずれも大きく、常温でのｃｒｙ反り発生低減効果、吸水率低減効果、および高温高湿信頼性に対する改善効果においても優れた結果が得られている。
さらに、上記表６，７の結果から、特定の平均粒径および粒度分布を有する無機質充填剤を用いたエポキシ樹脂組成物（参考例３〜７，１６〜１８）においては、常温でのｃｒｙ反り発生低減効果、吸水率低減効果、および高温高湿信頼性に対する改善効果に加えて、フリップチップにおけるモールドアンダーフィルの優れた狭ギャップ充填性が得られている。
これに対して、基準となる各樹脂系に対して、シラノール基を含有せず、アルコキシ基を含有してなるシリコーン化合物を含有するエポキシ樹脂組成物（比較例９〜１４品）の線膨張係数（ＣＴＥ１）増大効果はいずれも確認されず、常温でのｃｒｙ反り発生の低減効果に関しても確認することができなかった。このように、上記比較例品は、先の樹脂系１の場合と同様、吸水率低減効果および高温高湿信頼性の改善効果に関しては良好な結果が得られたが、ＣＴＥ１増大効果および常温でのｃｒｙ反り発生の低減効果を確認することができず、これら全ての効果の改善がなされていないことがわかる。
このように、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、先に述べた実施例に示したように、顕著な線膨張係数増大効果を有しており、それを反映して常温でのｃｒｙ反り発生の顕著な低減効果や、吸水率の低減効果ならびに高温高湿信頼性の大幅な向上効果を奏するものである。したがって、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、一括モールド形式の片面樹脂封止型パッケージやＳＯＰ等の電子部品を樹脂封止すると、信頼性の高い電子製品を得ることができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、これを用いて形成された封止樹脂の線膨張係数（ＣＴＥ１）の上昇および吸水率の低減が図られ、成形後の常温での反りの発生を抑制させるとともに、吸水率を低減させることにより、搬送性、実装信頼性、高温高湿信頼性に優れた半導体装置を得ることが可能となり、例えば、片面樹脂封止型パッケージの封止材料として有用である。
１ 半導体素子搭載基板（ＢＴレジン）
２ 半導体素子（Ｓｉチップ）
３ 封止樹脂
４ ボンディングワイヤー
５ 半田端子
２ 半導体素子（Ｓｉチップ）
３ 封止樹脂
４ ボンディングワイヤー
５ 半田端子
Claims (8)
- 下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分とともに、下記の（Ｄ）成分を含有することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
（Ａ）エポキシ樹脂。
（Ｂ）ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂およびフェノールノボラック樹脂。
（Ｃ）無機質充填剤。
（Ｄ）シラノール基を含有し、かつアルコキシ基を含有しないシリコーン化合物。 - 上記（Ｄ）成分であるシリコーン化合物が、下記の一般式（ａ）で表される構造単位および下記の一般式（ｂ）で表される構造単位を有するものである請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 上記（Ｄ）成分であるシリコーン化合物の重量平均分子量が、１０００〜５０００である請求項１または２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 上記（Ｄ）成分であるシリコーン化合物の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の０．５〜５．０重量％の範囲に設定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 上記（Ｃ）成分である無機質充填剤の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の７０〜９２重量％の範囲に設定されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 上記（Ｃ）成分である無機質充填剤が、平均粒径が３μｍ以上１５μｍ以下でなおかつ、粒径２μｍ以下の粒子が無機質充填剤全体の５〜４０重量％である粒度分布を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置。
- 上記半導体装置が、片面樹脂封止型パッケージである請求項７記載の半導体装置。
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